HFC构成路循环彩灯控制电路图Word格式.docx

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端输出高电平时，才有可能被触发导通，所以彩灯循环速度降低了一半。

该电路由于采用了专用芯片，不需要任何调试，通电后即能正常工作。

如果接通电源后彩灯不循环，应检查集成电路LED两端的电压，如果此电压低于l.5V，则集成电路不能工作。

循环彩灯控制电路设计

一.实验目的:

• 

熟悉常用集成电路芯片的使用

学习数字系统设计的方法

学习电路仿真的一般方法

掌握系统调试的原则和排除故障的方法

二.实验任务及要求:

任务；

设计一个可以循环移动的彩灯控制电路，灯总数为8盏，技术指标如下：

1,5亮，其余灭，右移三次后全灭

4,8亮，其余灭，左移三次后全灭

4,5亮，其余灭，各向两边移三次后全灭

1,8亮，其余灭，各向中间移三次后全灭

灯移动间隔为1S

要求:

制定方案

根据设计任务，制定两种设计方案，画出框图

电路设计

设计各单元电路并计算其参数，提出元件清单。

电路仿真

通过EDA工具软件对电路进行仿真

制作电路并调试

撰写设计报告

三.系统设计思路

任务分析：

八盏灯可分为两组、每组只有一盏灯亮、每盏灯的移动方向各有两种、即左移或右移、组与组之间的方向也有两种、即同向或反向。

同向即同时向左移动或同时向右移动。

反向即同时从两边向中间移动或同时从中间向两边移动。

此控制电路的原理框图如图1所示。

图1原理框图

时钟源：

周期性的方波信号，用于控制灯移动的快慢。

周期控制：

用于控制每组灯一轮移动的时间。

方向控制：

用于控制灯移动的方向

同向、反向控制：

用于两组灯移动的方向同向与否的控制

输出驱动接收上述各模块的控制信号，将其变成需要执行的输出信号。

执行:

将输出驱动的输出信号表现成循环点亮的形式。

电源：

给整个系统供电。

四.单元电路设计

时钟源

图2时钟源

时钟源主要是由一个32kHz晶体振荡器产生，再由一个分频器4060进行分频即可得到多种不同频率的时钟信号。

实际实验中我们也可用函数发生器代替这个时钟源产生系统所需要的时钟信号

周期控制

图3周期控制电路

这里选用计数器74LS163和非门74LS04对所输入的时钟信号进行5分频，用于控制每一组的四盏灯依次点亮后再熄灭的一轮循环的周期

方向控制

4方向控制电路

图4所示的方向控制电路，单独对于每一组来说，移动的方向只有两种，即左移或右移。

因此，这里用一个D触发器74LS74将周期控制信号再一次分频，这样在每一个周期控制信号的周期里，方向控制输出不是0就是1，正好用于表示左移和右移。

同向,反向控制

5同向,反向控制电路

要实现同向、反向控制，只要方向控制模块用于分别控制两组的输出信号为反即可。

那么，我们就可以用一个数据选择器74LS157和一个非门74LS04来实现。

需要同向时，选择器就选择A路的信号通过，需要反向时，选择器就选泽B路的信号通过。

这里的D触发器74LS74用于控制什么时候需要同向或反向。

我们对方向控制信号进行2分频，先完成同向的左移和右移，再完成反向。

•

图6输出驱动电路

图6的输出驱动电路采用两个移位寄存器74LS194来分别控制每一组。

时钟源作为移位寄存器的时钟输入，用于控制灯移动的快慢。

周期控制除了前面的控制外，正好可以给移位寄存器提供移位输出的信号。

方向控制及同向、反向控制通过非门74LS04用于控制移位寄存器的两个控制引脚S0、S1，达到实现任务所要求移位方向控制的目的。

6．执行电路

图7八个发光二极管构成的执行电路

这个模块比较简单，用发光二极管LED将移位寄存器的输出信号显示出来，可以感受到漂亮的彩灯流动的感觉。

这里需要注意的就是要给每一盏LED串一个限流电阻，因为移位寄存器的输出信号为TTL电平，这个电平超过了LED的正常的正向偏置的电压。

由于这里设计的是数字系统，用的都是TTL型的数字集成电路芯片，所以给这些器件供电的电压为单电源+5V即可，这个电源可以由实验室里的稳压源提供。

五．电路仿真

1.常用的EDA工具软件如：

OrCAD、Protel99SE、Multisim、MAXplusII等

2.将各单元电路原理图综合后输入到软件中，对其进行时序仿真和功能仿真。

时序仿真可反映每一路信号与时钟信号之间的关系即不同路信号之间的关系。

功能仿真可看出执行模块控制彩灯循环点亮的效果。

图8是功能仿真波形。

能仿真波形

六.电路制作及测试

制作：

在面包板上按电路原理图将电路连接好

或者利用Protel软件将原理图转换成印制板图（PCB），然后交由工厂加工后，再将元器件焊接在PCB上。

一般数字系统只要原理图正确，电路制作时各个连接没有出错，那么电路的功能就会实现。

测试时，主要是看电源端有没有短路，芯片有没有损坏等，然后使用相应的仪器进行测试。

图9彩灯循环控制系统参考

七.实验器材及元件清单

1．仪器：

计算机、示波器、万用表、EDA工具软件等。

2．元件：

74LS163（计数器）、74LS74（D触发器）、74LS157（二选一数据选择器）、74LS194（双向四位移位寄存器）、74LS00（与非门）、发光二极管等.

八．思考题

1彩灯的移动间隔时间由哪部分电路控制？

如果灯的移动间隔为0。

5S，你应该怎样设计。

2如果要求彩灯先从中间到两边依次点亮，然后再从两边依此熄灭、这样往复循环、你应该如何修改电路。